JP2001251133A - アンテナ装置 - Google Patents
アンテナ装置Info
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- JP2001251133A JP2001251133A JP2000063110A JP2000063110A JP2001251133A JP 2001251133 A JP2001251133 A JP 2001251133A JP 2000063110 A JP2000063110 A JP 2000063110A JP 2000063110 A JP2000063110 A JP 2000063110A JP 2001251133 A JP2001251133 A JP 2001251133A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 導波管スロットアンテナにおいて直線偏波と
円偏波の切換えおよび円偏波の軸比を可変にする。 【解決手段】 直線偏波アンテナ輻射部３の開口部に設
ける円偏波発生用の金属格子８の傾斜角度θを、上側連
結板９、下側連結板１０、ヒンジ１１を用いるなどして
４５度〜９０度の範囲を含む角度範囲で変化させるよう
にする。
円偏波の切換えおよび円偏波の軸比を可変にする。 【解決手段】 直線偏波アンテナ輻射部３の開口部に設
ける円偏波発生用の金属格子８の傾斜角度θを、上側連
結板９、下側連結板１０、ヒンジ１１を用いるなどして
４５度〜９０度の範囲を含む角度範囲で変化させるよう
にする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、船舶や港湾などの
レーダ装置に用いられる導波管スロットアンテナの直線
偏波と円偏波の切換えおよび円偏波の軸比可変の技術分
野に属する。
レーダ装置に用いられる導波管スロットアンテナの直線
偏波と円偏波の切換えおよび円偏波の軸比可変の技術分
野に属する。
【０００２】
【従来の技術】船舶などに使用される導波管スロット型
レーダアンテナは直線偏波を使用するものが多いが、雨
雪などの反射エコーを低減させる目的で円偏波を利用す
る場合もある。
レーダアンテナは直線偏波を使用するものが多いが、雨
雪などの反射エコーを低減させる目的で円偏波を利用す
る場合もある。
【０００３】図３は直線偏波アンテナの斜視図であり、
１は導波管スロット、２はスロットアンテナ給電ポー
ト、３は直線偏波アンテナ輻射部、４はレドームであ
る。図４は円偏波アンテナの斜視図であり、図３の構造
に対して、直線偏波アンテナ輻射部３とレドーム４の間
に金属格子６ならなる円偏波発生格子５が設けられてい
る。格子部分を図５に示す。（ａ）は斜視図であり、
（ｂ）は正面から見た図である。金属格子６の傾斜角度
θは４５度に固定されている。このような金属格子を水
平直線偏波電界Ｅが通過すると図５の（ｂ）に示すよう
に金属格子６の面に平行な電界Ｅ1 と垂直な電界Ｅ2 と
に分解される。
１は導波管スロット、２はスロットアンテナ給電ポー
ト、３は直線偏波アンテナ輻射部、４はレドームであ
る。図４は円偏波アンテナの斜視図であり、図３の構造
に対して、直線偏波アンテナ輻射部３とレドーム４の間
に金属格子６ならなる円偏波発生格子５が設けられてい
る。格子部分を図５に示す。（ａ）は斜視図であり、
（ｂ）は正面から見た図である。金属格子６の傾斜角度
θは４５度に固定されている。このような金属格子を水
平直線偏波電界Ｅが通過すると図５の（ｂ）に示すよう
に金属格子６の面に平行な電界Ｅ1 と垂直な電界Ｅ2 と
に分解される。
【０００４】今、傾斜角度θが４５度であるから、Ｅ1
の振幅とＥ2 の振幅は等しくなる。一方、金属格子６の
幅は、この格子の間を伝搬通過した電界Ｅ1 と電界Ｅ2
の位相差がπ／２ラジアンになるように設定されてい
る。
の振幅とＥ2 の振幅は等しくなる。一方、金属格子６の
幅は、この格子の間を伝搬通過した電界Ｅ1 と電界Ｅ2
の位相差がπ／２ラジアンになるように設定されてい
る。
【０００５】このように、直交する等振幅電界の位相差
がπ／２ラジアンであるので、金属格子を通過した合成
電界はその向きが回転する真円偏波となる。しかし、円
偏波は直線偏波に比較して目標の見え方が違うことや海
面反射の影響が大きくなる場合があるなどの欠点があ
る。
がπ／２ラジアンであるので、金属格子を通過した合成
電界はその向きが回転する真円偏波となる。しかし、円
偏波は直線偏波に比較して目標の見え方が違うことや海
面反射の影響が大きくなる場合があるなどの欠点があ
る。
【０００６】従って、従来は直線偏波と円偏波の利害損
失を承知のうえで、いずれか一方を選択する場合が多
く、ごく稀に図６のように直線偏波アンテナと円偏波ア
ンテナを背中合わせにしたBack To Backアンテナが用い
られることがあった。
失を承知のうえで、いずれか一方を選択する場合が多
く、ごく稀に図６のように直線偏波アンテナと円偏波ア
ンテナを背中合わせにしたBack To Backアンテナが用い
られることがあった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかし、Back To Back
アンテナは重量や受風面積が大きくなるため、アンテナ
の回転出力を上げる必要があり、結果的にアンテナ全体
の重量寸法とも大きくなるため小型の船舶等には適さ
ず、一部の特殊用途で使用されることが多かった。ま
た、雨雪を除去するための円偏波は最適な軸比が雨雪の
状態によって多少変化するが、Back To Backを含め、従
来の円偏波アンテナは、金属格子の傾斜角度が固定であ
り軸比固定であるため、それに対応することが出来ない
という問題があった。
アンテナは重量や受風面積が大きくなるため、アンテナ
の回転出力を上げる必要があり、結果的にアンテナ全体
の重量寸法とも大きくなるため小型の船舶等には適さ
ず、一部の特殊用途で使用されることが多かった。ま
た、雨雪を除去するための円偏波は最適な軸比が雨雪の
状態によって多少変化するが、Back To Backを含め、従
来の円偏波アンテナは、金属格子の傾斜角度が固定であ
り軸比固定であるため、それに対応することが出来ない
という問題があった。
【０００８】本発明の目的は、上記従来技術の問題点に
鑑みて、従来の円偏波アンテナとほぼ同じサイズで直線
偏波と円偏波の切換え使用ができ、且つ円偏波において
は、その軸比を変化させることのできるアンテナ装置を
提供することにある。
鑑みて、従来の円偏波アンテナとほぼ同じサイズで直線
偏波と円偏波の切換え使用ができ、且つ円偏波において
は、その軸比を変化させることのできるアンテナ装置を
提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の目的を
達成するために、次の構成を有する。即ち、導波管スロ
ットアンテナの開口部に、導波管の管軸方向に対して垂
直および４５度を含む角度範囲で傾斜を変化させること
のできる偏波格子を設けたことを特徴とする。
達成するために、次の構成を有する。即ち、導波管スロ
ットアンテナの開口部に、導波管の管軸方向に対して垂
直および４５度を含む角度範囲で傾斜を変化させること
のできる偏波格子を設けたことを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態は、図４に示
した従来の円偏波アンテナにおいて、円偏波発生格子５
を構成する各金属格子が４５度の傾斜に固定されていた
ものを、４５度と垂直を含む角度範囲に渡って変化でき
るようにしたものである。その実現構造としては、各金
属格子の上端下端をヒンジを介して連結板に取り付け、
上側連結板と下側連結板の両者或いは一方を左右に移動
させることにより、複数の金属格子を互いの平行を保っ
たまま傾斜角度を変えることができる。
した従来の円偏波アンテナにおいて、円偏波発生格子５
を構成する各金属格子が４５度の傾斜に固定されていた
ものを、４５度と垂直を含む角度範囲に渡って変化でき
るようにしたものである。その実現構造としては、各金
属格子の上端下端をヒンジを介して連結板に取り付け、
上側連結板と下側連結板の両者或いは一方を左右に移動
させることにより、複数の金属格子を互いの平行を保っ
たまま傾斜角度を変えることができる。
【００１１】連結板の左右移動は、手動の他モータや電
磁石等を利用した移動量伝達手段により行うことができ
る。その使用法は、このアンテナを用いているレーダ装
置の映像を観測しつつ直線偏波、円偏波の切換えや円偏
波時の軸比の最適調整を行うことになる。
磁石等を利用した移動量伝達手段により行うことができ
る。その使用法は、このアンテナを用いているレーダ装
置の映像を観測しつつ直線偏波、円偏波の切換えや円偏
波時の軸比の最適調整を行うことになる。
【００１２】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。図１は、本発明アンテナの実施例の図であり、
（ａ）は斜視図（但し、金属格子の傾斜を変化させるた
めの具体的駆動手段は省略してある）、（ｂ）は直線偏
波アンテナ輻射部３と軸比可変円偏波発生格子７とレド
ーム４を離して描いた分解斜視図、（ｃ）は軸比可変円
偏波発生格子７と直線偏波アンテナ輻射部３を正面から
見た場合の模式図である。
する。図１は、本発明アンテナの実施例の図であり、
（ａ）は斜視図（但し、金属格子の傾斜を変化させるた
めの具体的駆動手段は省略してある）、（ｂ）は直線偏
波アンテナ輻射部３と軸比可変円偏波発生格子７とレド
ーム４を離して描いた分解斜視図、（ｃ）は軸比可変円
偏波発生格子７と直線偏波アンテナ輻射部３を正面から
見た場合の模式図である。
【００１３】今、従来の円偏波アンテナと同様に、金属
格子の傾斜角度が４５度のときに真円偏波が得られる円
偏波アンテナにおいて、傾斜角度θを変化させると軸比
εを変化させることができることを明らかにする。
格子の傾斜角度が４５度のときに真円偏波が得られる円
偏波アンテナにおいて、傾斜角度θを変化させると軸比
εを変化させることができることを明らかにする。
【００１４】今、図１の（ｃ）において、金属格子８の
傾斜角度をθとしたとき、図５の（ｂ）と同様に、水平
直線偏波の電界が軸比可変円偏波発生格子７を通過する
と、金属格子８に平行な電界成分と垂直な電界成分に分
解されることは従来の円偏波アンテナと同様であり、水
平直線偏波の電界強度をＥとするならば、平行電界成分
強度Ｅ1 および垂直電界成分強度Ｅ2 はそれぞれ、数式
１および数式２で表される。
傾斜角度をθとしたとき、図５の（ｂ）と同様に、水平
直線偏波の電界が軸比可変円偏波発生格子７を通過する
と、金属格子８に平行な電界成分と垂直な電界成分に分
解されることは従来の円偏波アンテナと同様であり、水
平直線偏波の電界強度をＥとするならば、平行電界成分
強度Ｅ1 および垂直電界成分強度Ｅ2 はそれぞれ、数式
１および数式２で表される。
【００１５】
【数１】Ｅ1 ＝Ｅcos（ωｔ＋φ）cosθ
【００１６】
【数２】Ｅ2 ＝Ｅcosωｔ・sinθ
【００１７】一方、このような金属格子間を通過する場
合、通過中の平行電界の波長λg は、金属格子の間隔を
ｄ、自由空間波長をλとすれば、数式３で与えられるこ
とが知られている。
合、通過中の平行電界の波長λg は、金属格子の間隔を
ｄ、自由空間波長をλとすれば、数式３で与えられるこ
とが知られている。
【００１８】
【数３】
【００１９】また、金属格子の幅をＷとすれば、金属格
子８の間を通り抜けた電界Ｅ1 と電界Ｅ2 との位相差φ
は数式４で与えられることが知られている。
子８の間を通り抜けた電界Ｅ1 と電界Ｅ2 との位相差φ
は数式４で与えられることが知られている。
【００２０】
【数４】
【００２１】一方、円偏波発生格子と自由空間とのイン
ピーダンス整合をとるためには、金属格子の幅Ｗは数式
５の関係にするのが望ましいとされている。
ピーダンス整合をとるためには、金属格子の幅Ｗは数式
５の関係にするのが望ましいとされている。
【００２２】
【数５】
【００２３】このように設定したうえ、数式５のＷを数
式４へ代入すると、位相差φは数式６のようになる。
式４へ代入すると、位相差φは数式６のようになる。
【００２４】
【数６】
【００２５】ここで最初に置いた前提、即ち、金属格子
の傾斜角度θが４５度のときに真円偏波を得られるよう
にするということであるから、このときの位相差φはπ
／２ラジアンでなければならない。そこで、数式６のφ
にπ／２を代入すると数式７が得られる。
の傾斜角度θが４５度のときに真円偏波を得られるよう
にするということであるから、このときの位相差φはπ
／２ラジアンでなければならない。そこで、数式６のφ
にπ／２を代入すると数式７が得られる。
【００２６】
【数７】
【００２７】この数式７のλg を数式３のλgに代入し
てｄについて解くと、傾斜角度θが４５度のときに真円
偏波を得るための金属格子間隔ｄが数式８のように自由
空間波長λの関数として表される。
てｄについて解くと、傾斜角度θが４５度のときに真円
偏波を得るための金属格子間隔ｄが数式８のように自由
空間波長λの関数として表される。
【００２８】
【数８】
【００２９】この数式８の右辺の値は、図１の（ｃ）に
おいてθ＝４５度のときの値であるから、ヒンジの間隔
をＬとすれば、数式９が成立する。
おいてθ＝４５度のときの値であるから、ヒンジの間隔
をＬとすれば、数式９が成立する。
【００３０】
【数９】
【００３１】これより、Ｌは数式１０で表される。
【００３２】
【数１０】
【００３３】一方、ｄは数式１１で表される。
【００３４】
【数１１】ｄ＝Ｌsinθ
【００３５】この数式１１のＬに数式１０のＬを代入す
ると、ｄは数式１２のようになる。
ると、ｄは数式１２のようになる。
【００３６】
【数１２】
【００３７】この数式１２のｄを数式３のｄへ代入する
とλg は数式１３のようになる。
とλg は数式１３のようになる。
【００３８】
【数１３】
【００３９】この数式１３のλg を数式６のλg へ代入
すると、位相差φは数式１４のようになる。
すると、位相差φは数式１４のようになる。
【００４０】
【数１４】
【００４１】このようにして、位相差φは傾斜角度θの
関数として表すことができる。一方、円偏波における軸
比εは位相差φの平行電界成分と垂直電界成分との合成
電界の電界強度の最大値の２乗と最小値の２乗の比をデ
シベル（ｄＢ）で表したものである。
関数として表すことができる。一方、円偏波における軸
比εは位相差φの平行電界成分と垂直電界成分との合成
電界の電界強度の最大値の２乗と最小値の２乗の比をデ
シベル（ｄＢ）で表したものである。
【００４２】金属格子に平行な電界成分の電界強度Ｅ1
は数式１で表されること、垂直な電界成分の電界強度Ｅ
2 は数式２で表されることはすでに述べた通りである。
この両電界は直交しているところから、合成電界の電界
強度Ｖは数式１５のようになる。
は数式１で表されること、垂直な電界成分の電界強度Ｅ
2 は数式２で表されることはすでに述べた通りである。
この両電界は直交しているところから、合成電界の電界
強度Ｖは数式１５のようになる。
【００４３】
【数１５】
【００４４】今、Ｖが最大値ＶMAX となる回転角ωｔの
値をψMAX 、最小値ＶMIN となるωｔの値をψMIN とす
れば、軸比εは数式１６で表される。
値をψMAX 、最小値ＶMIN となるωｔの値をψMIN とす
れば、軸比εは数式１６で表される。
【００４５】
【数１６】
【００４６】この数式１６のφに数式１４のφを代入す
ると、軸比εは数式１７のようになる。
ると、軸比εは数式１７のようになる。
【００４７】
【数１７】
【００４８】以上のように円偏波の軸比εは、金属格子
の傾斜角度θの関数として表される。ここで、横軸をθ
（deg)、縦軸に｜ε｜（ｄＢ）をとり、数式１７で得ら
れる値をプロットすると、図２に示す曲線が得られる。
傾斜角度θの取り得る範囲は、数式１４の平方根内が正
でなければならないという条件から、数式１８のように
なるが、
の傾斜角度θの関数として表される。ここで、横軸をθ
（deg)、縦軸に｜ε｜（ｄＢ）をとり、数式１７で得ら
れる値をプロットすると、図２に示す曲線が得られる。
傾斜角度θの取り得る範囲は、数式１４の平方根内が正
でなければならないという条件から、数式１８のように
なるが、
【００４９】
【数１８】
【００５０】θ＝４５度のときに真円偏波が得られるよ
うになっているし、上限については、θ＝９０度のとき
には金属格子に平行な電界はゼロになり、水平直線偏波
がそのまま円偏波発生格子を通過し、直線偏波アンテナ
として機能するので、実用的なθの範囲は４５度〜９０
度であればよいということになる。
うになっているし、上限については、θ＝９０度のとき
には金属格子に平行な電界はゼロになり、水平直線偏波
がそのまま円偏波発生格子を通過し、直線偏波アンテナ
として機能するので、実用的なθの範囲は４５度〜９０
度であればよいということになる。
【００５１】すなわち、金属格子の傾斜を４５度から９
０度まで変化させることにより、軸比０ｄＢの真円偏波
から軸比が増大して楕円偏波となり、９０度に到り軸比
無限大即ち直線偏波が得られることとなる。
０度まで変化させることにより、軸比０ｄＢの真円偏波
から軸比が増大して楕円偏波となり、９０度に到り軸比
無限大即ち直線偏波が得られることとなる。
【００５２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のアンテナ
装置は、直線偏波アンテナ輻射部の開口部に傾斜角度を
垂直（９０度）および４５度を含む範囲で変化させるこ
とのできる円偏波発生格子を設けたので、傾斜角度を変
えることにより、直線偏波、真円偏波、適切な軸比の楕
円偏波を１つのアンテナで得ることができるという利点
がある。
装置は、直線偏波アンテナ輻射部の開口部に傾斜角度を
垂直（９０度）および４５度を含む範囲で変化させるこ
とのできる円偏波発生格子を設けたので、傾斜角度を変
えることにより、直線偏波、真円偏波、適切な軸比の楕
円偏波を１つのアンテナで得ることができるという利点
がある。
【００５３】また、従来の導波管型スロットアンテナの
構造形状や寸法と大きく変わるところがないため、金属
格子の傾斜角度調整手段を付加するだけで、現用レーダ
のアンテナ装置に置き換えが可能であるという利点があ
る。
構造形状や寸法と大きく変わるところがないため、金属
格子の傾斜角度調整手段を付加するだけで、現用レーダ
のアンテナ装置に置き換えが可能であるという利点があ
る。
【図１】本発明アンテナ装置の実施例の構造を示す図で
ある。
ある。
【図２】本発明実施例アンテナ装置の金属格子傾斜角度
θの変化に対する軸比の変化を示すグラフである。
θの変化に対する軸比の変化を示すグラフである。
【図３】従来の導波管スロット直線偏波アンテナの斜視
図である。
図である。
【図４】従来の導波管スロット円偏波アンテナの斜視図
である。
である。
【図５】金属格子による円偏波発生の説明図である。
【図６】従来の導波管スロット直線偏波アンテナ（図
３）と導波管スロット円偏波アンテナ（図４）とを背中
合わせにしたBack To Backアンテナの斜視図である。
３）と導波管スロット円偏波アンテナ（図４）とを背中
合わせにしたBack To Backアンテナの斜視図である。
１ 導波管スロット ２ スロットアンテナ給電ポート ３ 直線偏波アンテナ輻射部 ４ レドーム ５ 円偏波発生格子 ６ 金属格子 ７ 軸比可変円偏波発生格子 ８ 金属格子 ９ 上側連結板 １０ 下側連結板 １１ ヒンジ
Claims (1)
- 【請求項１】 導波管スロットアンテナの開口部に、導
波管の管軸方向に対して垂直および４５度を含む角度範
囲で傾斜を変化させることのできる偏波格子を設けたこ
とを特徴とするアンテナ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000063110A JP2001251133A (ja) | 2000-03-08 | 2000-03-08 | アンテナ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000063110A JP2001251133A (ja) | 2000-03-08 | 2000-03-08 | アンテナ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001251133A true JP2001251133A (ja) | 2001-09-14 |
Family
ID=18583022
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000063110A Pending JP2001251133A (ja) | 2000-03-08 | 2000-03-08 | アンテナ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001251133A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100684469B1 (ko) | 2005-03-04 | 2007-02-22 | (주)백금티앤에이 | 도체가 삽입된 레이더 검출기의 혼 안테나 |
| JP2013017145A (ja) * | 2011-07-06 | 2013-01-24 | Furuno Electric Co Ltd | アンテナ装置、レーダ装置、及び誘電体部材の配置方法 |
-
2000
- 2000-03-08 JP JP2000063110A patent/JP2001251133A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100684469B1 (ko) | 2005-03-04 | 2007-02-22 | (주)백금티앤에이 | 도체가 삽입된 레이더 검출기의 혼 안테나 |
| JP2013017145A (ja) * | 2011-07-06 | 2013-01-24 | Furuno Electric Co Ltd | アンテナ装置、レーダ装置、及び誘電体部材の配置方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Effective date: 20070220 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20080219 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Effective date: 20080729 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 |